美國(guó)西北大學(xué)和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在推進(jìn)側(cè)重于環(huán)境的 AI 模型與邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，以用于精準(zhǔn)的氣候研究。

DIY 氣候建模行動(dòng)已經(jīng)拉開序幕。

美國(guó)西北大學(xué)和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員已在全球啟動(dòng)由 NVIDIA Jetson 驅(qū)動(dòng)的 Waggle 邊緣計(jì)算設(shè)備，采集超本地化氣候信息。Waggle 是一個(gè)由阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的邊緣計(jì)算開源傳感器平臺(tái)。

基于該平臺(tái)，科學(xué)家們?cè)?Sage 門戶網(wǎng)站應(yīng)用商店中分享專為邊緣設(shè)計(jì)的開源 AI 代碼，Sage 門戶網(wǎng)站由國(guó)家科學(xué)基金會(huì) (NSF) 資助。

這項(xiàng)開創(chuàng)性的工作正在為全世界的環(huán)境研究提供支持，讓越來越多的研究人員和科學(xué)家積極使用邊緣計(jì)算和傳感器研究氣候問題。

Waggle 研究的問題非常廣泛，包括研究芝加哥微局部天氣，以幫助了解城市熱島及其對(duì)居民的影響，此外還有氣候?qū)ν箍敌侵輮W吉布韋部落土地上的野生稻所產(chǎn)生的影響等。

最近，俄勒岡大學(xué)的危害研究實(shí)驗(yàn)室 (Hazards Lab) 也開始使用 Waggle 所提供的邊緣計(jì)算，幫助 ALERTWildfire 系統(tǒng)辨別和發(fā)現(xiàn)野火。該系統(tǒng)為當(dāng)?shù)鼐用瘛⑾绬T和市政部門提供來自智能攝像機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。

這一舉措已擴(kuò)展到多個(gè)大洲，表明了可以通過結(jié)合邊緣計(jì)算與數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，提供用于氣候相關(guān)應(yīng)用的開放式 AI 模型。

西北大學(xué)阿貢科學(xué)與工程研究所聯(lián)合主任、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室杰出研究員 Pete Beckman 表示：“許多氣候模型側(cè)重于較大的地理范圍，因此可能無法了解特定區(qū)域受到的影響，但能源部希望了解地球不斷變化的氣候?qū)⑷绾斡绊懭祟?，尤其是在城市環(huán)境中。”

Waggle 節(jié)點(diǎn) + Sage AI

一切始于 2015 年由 Charlie Catlett 領(lǐng)導(dǎo)的“物聯(lián)網(wǎng)陣列” (AoT) 國(guó)家科學(xué)基金會(huì)項(xiàng)目。該項(xiàng)目將先進(jìn)的傳感器和邊緣計(jì)算用于研究城市環(huán)境。

AoT 的基礎(chǔ)是阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室當(dāng)時(shí)剛剛自主開發(fā)的 Waggle 邊緣計(jì)算平臺(tái)。Waggle 將 NVIDIA Jetson 等強(qiáng)大的邊緣 AI 計(jì)算平臺(tái)與 Kubernetes、PyTorch 和 TensorFlow 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟件工具套件，組合成一個(gè)支持相機(jī)、麥克風(fēng)、軟件定義無線系統(tǒng)、激光雷達(dá)和紅外成像器的可編程智能平臺(tái)。在支持快速增長(zhǎng)的 AI 和傳感器方面，NVIDIA 平臺(tái)顯然是合宜的選擇，提供龐大的生態(tài)系統(tǒng)、靈活性與領(lǐng)先的性能。

由于 Waggle 節(jié)點(diǎn)通常安裝在建筑外或燈柱上，因此 Jetson 的能效成為了關(guān)鍵。

Sage 項(xiàng)目始于 2022 年美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的撥款，該項(xiàng)目的目標(biāo)是建立一個(gè)全國(guó)規(guī)模的軟件定義傳感器網(wǎng)絡(luò)來支持邊緣 AI。

Sage 節(jié)點(diǎn)是用于科學(xué)探索的開放資源?？茖W(xué)家可以開發(fā)新的 AI 模型，將其上傳到 Sage 應(yīng)用商店，然后再部署到俄勒岡州的山頂或伊利諾伊州的草原。

監(jiān)測(cè)芝加哥的熱浪

這項(xiàng)核心技術(shù)也通過 Waggle-Sage 平臺(tái)被部署在芝加哥。

美國(guó)能源部希望了解城市環(huán)境中的氣候變化情況，因此發(fā)出了一個(gè)建立城市綜合實(shí)地實(shí)驗(yàn)室的建議征集。這項(xiàng)工作將 Waggle 節(jié)點(diǎn)的超級(jí)計(jì)算能力與開源 Sage 模型結(jié)合在一起，用于超本地化數(shù)據(jù)分析。

阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與合作伙伴正在建立一個(gè)名為“氣候和城市科學(xué)社區(qū)研究” (CROCUS) 的城市綜合實(shí)地實(shí)驗(yàn)室，主要對(duì)芝加哥地區(qū)展開研究。計(jì)劃讓該實(shí)驗(yàn)室接受社區(qū)的意見，從而確定要研究的問題和城市氣候變化的具體領(lǐng)域，保證研究結(jié)果直接惠及當(dāng)?shù)鼐用瘛?/p>

Beckman 表示：“核心在于我們?nèi)绾尾拍芙⒄嬲钊肓私獬鞘协h(huán)境的超本地化 AI 系統(tǒng)?！?/p>

野生稻遷移建模

在威斯康星州，研究人員與奧吉布韋部落部署了一個(gè)幫助了解野生稻（一種具有重要文化意義的食物來源）的節(jié)點(diǎn)。

Beckman 表示：“野生稻正在因?yàn)闅夂蜃兓w移，所以研究人員想要了解正在發(fā)生的情況。”

通過聲音辨別鳥類

如果把開放式 AI 模型、邊緣計(jì)算和研究人員結(jié)合起來研究氣候變化，還能夠得到什么？

答案是可以制作許多對(duì)于大多數(shù)人來說十分有用的應(yīng)用，比如 AI 工具，用來識(shí)別不同的鳥類。

鳥類愛好者可以在 iOS 或 Android 設(shè)備上下載 Merlin Bird ID 應(yīng)用，通過鳥兒發(fā)出的聲音來辨別鳥的種類。這些模型還被復(fù)制到了一些 Waggle 設(shè)備上，無論 Sage 部署在哪里都可以辨別鳥類。

AI 真是讓人耳目一新。

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